Nanotextil

De Wikipedia, la enciclopedia libre

Los nanotextiles son textiles diseñados con pequeñas partículas que otorgan a los materiales comunes propiedades ventajosas como ultrahidrofobicidad (extrema resistencia al agua, véase también efecto loto),[1]​ eliminación de olores y humedad,[2]​ mayor elasticidad y resistencia,[3]​ y resistencia a las bacterias.[4]​ Dependiendo de la propiedad deseada, un nanotextil se construye a partir de fibras nanoscópicas llamadas nanofibras o se forma aplicando una solución que contiene nanopartículas a una tela normal. La investigación sobre nanotextiles es un esfuerzo interdisciplinario que involucra bioingeniería,[5]​ química molecular, física, ingeniería eléctrica, informática e ingeniería de sistemas.[3]​ Las aplicaciones de los nanotextiles tienen el potencial de revolucionar la manufactura textil[6]​y áreas de la medicina como la administración de fármacos y la ingeniería de tejidos.[7]​

Nanoescala[editar]

Cualquier fibra que tenga un ancho menor a 1000 nanómetros (1000 nm o 1 μm) se define generalmente como una nanofibra.[8]​ Una nanopartícula se define como un pequeño grupo de átomos o moléculas con un radio inferior a 100 nanómetros (100 nm).[9]​ Las partículas en la nanoescala tienen una razón superficie-volumen muy alta, mientras que esta relación es mucho menor para los objetos en la escala macroscópica. Una alta superficie relativa significa que una gran proporción de la masa de una partícula existe en su superficie, por lo que las nanofibras y las nanopartículas muestran un mayor nivel de interacción con otros materiales. La alta razón superficie-volumen observada en partículas muy pequeñas es lo que hace posible crear muchas propiedades especiales que exhiben los nanotextiles.[10]​

Fabricación[editar]

El uso de nanopartículas y nanofibras para producir nanotextiles especializados se convirtió en un tema de interés después de que las técnicas sol-gel[11]​ y electrospinning[12]​se desarrollaran en la década de 1980.[13]​ Desde 2000, se han acelerado los esfuerzos de investigación en nanotecnología, incluida la investigación sobre nanotextiles.[14]​

Sol-gel[editar]

El proceso sol-gel se utiliza para crear soluciones similares a un gel que se pueden aplicar a los textiles como un acabado líquido para crear nanotextiles con nuevas propiedades.[15]​ El proceso comienza con la disolución de nanopartículas en un disolvente líquido (a menudo un alcohol). Una vez disueltas, se producen varias reacciones químicas que hacen que las nanopartículas crezcan y establezcan una red por todo el líquido.[16]​ La red transforma la solución en un coloide (una suspensión de partículas sólidas en un líquido) de textura gelatinosa. Finalmente, el coloide debe pasar por un proceso de secado para eliminar el exceso de disolvente de la mezcla antes de que se pueda utilizar para el tratamiento de las telas.[17]​

Electrospinning[editar]

El electrospinning extrae nanofibras de soluciones poliméricas (sintetizadas mediante el proceso sol-gel) y las recoge para formar nanotextiles no tejidos.[18]​ Se aplica un fuerte campo eléctrico a la solución para cargar las hebras de polímero. La solución se coloca en una jeringa y se dirige a una placa colectora con carga opuesta. Cuando la fuerza de atracción entre las nanofibras poliméricas y la placa colectora excede la tensión superficial de la solución, las nanofibras se liberan de la solución y se depositan en la placa colectora. Las fibras depositadas forman un nanotextil poroso que puede ayudar en la administración de fármacos y la ingeniería de tejidos según el tipo de polímero utilizado.[19]​

Aplicaciones[editar]

Manufactura textil[editar]

Cuando se aplican recubrimientos de nanoingeniería a telas, las nanopartículas forman fácilmente enlaces con las fibras del material. La gran superficie relativa al volumen de las partículas aumenta su reactividad química, lo que les permite adherirse a los materiales de forma más permanente. Las telas tratadas con recubrimientos de nanopartículas durante la fabricación producen materiales capaces de eliminar las bacterias, la humedad y el olor, y que previenen la electricidad estática. Los recubrimientos de nanofibras poliméricas aplicados a los textiles se adhieren al material en un extremo del polímero, formando una superficie de estructuras diminutas similares a pelos,[15]​ los que crean una capa delgada que evita que los líquidos entren en contacto con la tela. Gracias a la capa formada por nanofibras poliméricas son posibles nanotextiles con propiedades más resistentes a la suciedad, las manchas y ultrahidrófobas.[6]​

El desarrollo de nanotextiles para su uso en la industria textil y de la confección aún se encuentra en sus primeras etapas. Algunas aplicaciones, como la ropa resistente a las bacterias, aún no resultan prácticas desde un punto de vista económico. Por ejemplo, el prototipo de una chaqueta bactericida de un estudiante de la Universidad de Cornell costó 10.000 dólares,[4]​ por lo que puede pasar mucho tiempo antes de que la producción de ropa a partir de nanotextiles sea rentable y esté en el mercado.

Administración de medicamentos[editar]

Los nanotextiles utilizados en medicina pueden ser capaces de administrar antibióticos, medicamentos contra el cáncer, proteínas y ADN en cantidades precisas. El electrospinning crea nanotextiles porosos que se pueden cargar con el fármaco deseado y luego aplicarse al tejido del área objetivo. El fármaco pasa a través del tejido por difusión, proceso en el que las sustancias se mueven a través de una membrana desde una concentración alta a una baja. La velocidad a la que se administra el fármaco se puede cambiar alterando la composición del nanotextil.[20]​

Ingeniería de tejidos[editar]

Los textiles no tejidos manufacturados por electrospinning tienen el potencial de ayudar en el crecimiento del tejido de órganos, huesos, neuronas, tendones y ligamentos. Los nanotextiles poliméricos pueden actuar como un andamio para soportar el tejido dañado o como un sustituto sintético del tejido real. Dependiendo de la función, el nanotextil puede estar hecho de polímeros naturales o sintéticos, o una combinación de ambos.[19]​

Implicancias ambientales[editar]

Se han realizado muchos estudios para determinar los impactos que los materiales de nanoingeniería pueden tener en el medio ambiente.[21]​ La mayoría de los textiles pueden perder hasta el 20% de su masa durante su vida, por lo que las nanopartículas utilizadas en la producción de nanotextiles corren el riesgo de ser liberadas al aire y a los cursos de agua.[22]​

Se espera que la nanoplata (nanopartículas de plata) destine hasta el 49,5% de su producción mundial a la industria de los nanotextiles debido a sus propiedades antibacterianas, aunque también se prevé que el 20% de la nanoplata utilizada en la industria de los nanotextiles terminará liberada en las vías fluviales, lo que podría dañar los microorganismos. Sin embargo, más del 90% de la nanoplata se elimina durante el tratamiento de aguas residuales, por lo que es probable que el impacto medioambiental sea mínimo.[23]​ Un estudio sobre nanopartículas de óxido de aluminio demostró que la inhalación provocaba inflamación en los pulmones de las ratas.[24]​

Referencias[editar]

  1. ↑ Evans, Jon. «Nanotech clothing fabric 'never gets wet'». New Scientist (en inglés estadounidense). Consultado el 11 de enero de 2024. 
  2. ↑ «Small Particles Show Big Promise in Beating Unpleasant Odors». American Chemical Society. 
  3. ↑ a b «Application of Nanotechnology in Textile». Jayaram & Co. 
  4. ↑ a b Stover, Dawn. «Potent new 'nanofabrics' repel germs». CNN. Consultado el 25 de octubre de 2012. 
  5. ↑ «Bioengineers at Harvard's Wyss Institute Successfully Replicate Nature's Design Principles to Create Customized Nanofabrics». Wyss Institute. 
  6. ↑ a b Eufinger, Karin (23 de septiembre de 2009). «Incorporation of Nanotechnology in Textile Applications». Azonano.  Error en la cita: Etiqueta <ref> no válida; el nombre «textile applications» está definido varias veces con contenidos diferentes
  7. ↑ Shi, Jinjun; Votruba, Alexander R; Farokhzad, Omid C; Langer, Robert (August 2010). «Nanotechnology in Drug Delivery and Tissue Engineering: From Discovery to Applications». Nano Letters 10 (9): 3223-3230. PMC 2935937. PMID 20726522. doi:10.1021/nl102184c. 
  8. ↑ «What are Nanofibers?». SNS Nanofiber Technology LLC. Archivado desde el original el 2 de febrero de 2013. 
  9. ↑ Charles P. Poole Jr.; Frank J. Owens (2003). Introduction to Nanotechnology. Hoboken, New Jersey: John Wiley & Sons, Inc. ISBN 9780471079354. 
  10. ↑ Harkirat (June 2010). «Preparation and Characterization of Nanofluids and Some Investigation In Biological Applications». 
  11. ↑ Brinker, C.J.; G.W. Scherer (1990). The Physics and Chemistry of Sol-Gel Processing. Academic Press. ISBN 978-0-12-134970-7. 
  12. ↑ Doshi, J.; D.H. Reneker (1995). «Electrospinning Process and Applications of Electrospun Fibers». Journal of Electrostatics 35 (2–3): 151-160. doi:10.1016/0304-3886(95)00041-8. 
  13. ↑ Klein, L.C.; G.J. Garvey (1980). «Kinetics of the Sol-Gel Transition». Journal of Non-Crystalline Solids 38: 45-50. doi:10.1016/0022-3093(80)90392-0. 
  14. ↑ «Global Funding of Nanotechnologies & Its Impact». Cientifica. July 2011. 
  15. ↑ a b Sniderman, Debbie. «Using Liquid Finishes to Create Nanofabrics». ASME. 
  16. ↑ Phalippou, Jean (May 2000). «Sol-gel: A Low Temperature Process for the Materials of the New Millennium». 
  17. ↑ Wright, J.D.; N.A.J.M. Sommerdijk (2001). Sol-Gel Materials: Chemistry and Applications. 
  18. ↑ «Electrospinning Creates Ultra-fine Fibres for Many Applications». CSIRO. January 2009. Archivado desde el original el 21 de octubre de 2012. 
  19. ↑ a b Sill, Travis J.; Horst A. von Recum (2008). «Electrospinning: Applications in Drug Delivery and Tissue Engineering». Biomaterials 29 (13): 1989-2006. PMID 18281090. doi:10.1016/j.biomaterials.2008.01.011. 
  20. ↑ Seema Agarwal; Joachim H. Wendorff; Andreas Greiner (December 2008). «Use of Electrospinning Technique for Biomedical Applications». Polymer 49 (26): 5603-5621. doi:10.1016/j.polymer.2008.09.014. 
  21. ↑ Claudia Som; Peter Wick; Harald Krug; Bernd Nowack (2011). «Environmental and health effects of nanomaterials in nanotextiles and façade coatings». Environment International 37 (6): 1131-1142. PMID 21397331. doi:10.1016/j.envint.2011.02.013. 
  22. ↑ «Nanotechnology Textiles». December 2010. 
  23. ↑ K. Tiede; A.B.A. Boxall; X.M. Wang; D. Gore; D. Tiede; M. Baxter (2010). Application of hydrodynamic chromatography–ICP-MS to investigate the fate of silver nanoparticles in activated sludge. 
  24. ↑ S. Lu; R. Duffin; C. Poland; P. Daly; F. Murphy; E. Drost (2009). «Efficacy of simple short-term in vitro assays for predicting the potential of metal oxide nanoparticles to cause pulmonary inflammation». Environmental Health Perspectives 117 (2): 241-7. PMC 2649226. PMID 19270794. doi:10.1289/ehp.11811. 

Enlaces externos[editar]

Obtenido de «https://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Nanotextil&oldid=158734323»